地学宇宙理科

「見かけの等級」って何?星の明るさを分類する方法とは?科学館職員が分かりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回「見かけの等級」がテーマだ。

そもそも等級は何か知っているか?簡単に言うと天体の明るさを示す単位だ。昔は星の明るさを6つに分類し、最も明るい星を1等星、ギリギリ見える暗い星を6等星としていた。星の等級にはこの観測者(地球)から見たときの明るさを示した見かけの等級の他、天体を地球から10パーセク(約32.6光年)の距離にあるとしたときの明るさを示したものがある。これを絶対等級という。

今回のテーマは「見かけの等級」という事で、等級の意味を解説し有名な星の見かけの等級を紹介する。解説は天文について勉強中の科学館職員、たかはしふみかだ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

たかはし ふみか

ライター/たかはし ふみか

国立大学工学部化学系出身の化学系科学館職員。理科教育に携わりたかったので科学館の仕事が大好き。わからないことは参考書を読んだりインターネットで検索している、とことん調べないと気が済まない派。

「見かけ」の「等級」とは?

image by PIXTA / 48696924

星の明るさを表す用語が等級で、「地球から見た時の天体の明るさ」が「見かけの等級」です。これだけではちょっとイメージしづらいですね。そこでまずは等級について解説していきます。

星の明るさ

星の明るさ

image by Study-Z編集部

星は地球からはるか遠くにあります。同じ明るさの電灯でも近くのものと遠くのものでは、見える明るさが違いますね。また、明るい電灯と暗い電灯があっても、距離が違えば実際にどちらが明るいかはわかりません。

同じように星もその距離によって地球から見える明るさが異なります。そこで天体の明るさは測光標準星(明るさが安定している星)と比較して決めているのです。等級は明るいほど小さく、暗いほど大きくなります。そして明るさは1等級小さくなるとで2.5倍の比で明るくなりとなり、100分の1の明るさになると等級は5等増加するのです。等級にはマイナスのものもあります。

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もっと細かく言うと、1等級小さくなると星の明るさは2.512(100の5乗根)倍となる。そして2等級小さくなると明るさは2.512×2.512倍となる。

そして5等級小さくなると

2.512×2.512×2.512×2.512×2.512=100

で100倍明るくなるぞ。

image by Study-Z編集部

見かけの等級が同じでも、距離が違えばその天体の絶対等級(後程解説します)は異なります。天体の明るさは距離の2乗に反比例するので、地球から同じ明るさに見えても距離が10倍違えば絶対等級は遠い方が5等小さくなるのです。

星から出た光が照らす面積は、距離の2乗に比例して増加します。そして見かけの明るさは距離の2乗に反比例して減少するのです。これを逆二乗の法則といいます。

ポグソンの式

見かけの等級でよく出てくるのが「ポグソンの式」です。これは星の等級と見かけの明るさの関係を定めています。この公式を提案したのはイギリスの天文学者、ノーマン・ポグソン(1829~1891)です。

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たかはし ふみか